(57)【要約】本圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、二つの気筒群のシリンダブロック１０を一体化させてクランクケース２０に対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、シリンダブロックの一方の気筒群側を相対移動させる第一相対移動機構３０と、シリンダブロックの他方の気筒群側を相対移動させる第二相対移動機構４０とを具備し、第一相対移動機構と第二相対移動機構とは独立して制御可能とされ、第一相対移動機構によりシリンダブロックの一方の気筒群側にもたらされるクランク軸中心を通る正面視の機関中心線ＣＥ方向における第一相対移動距離と、第二相対移動機構によりシリンダブロックの他方の気筒群側にもたらされる機関中心線方向における第二相対移動距離とを異ならせることができるようになっている。
2011027914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させてクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、前記シリンダブロックの一方の気筒群側を相対移動させる第一相対移動機構と、前記シリンダブロックの他方の気筒群側を相対移動させる第二相対移動機構とを具備し、前記第一相対移動機構と前記第二相対移動機構とは独立して制御可能とされ、前記第一相対移動機構により前記シリンダブロックの一方の気筒群側にもたらされるクランク軸中心を通る正面視の機関中心線方向における第一相対移動距離と、前記第二相対移動機構により前記シリンダブロックの他方の気筒群側にもたらされる前記機関中心線方向における第二相対移動距離とを異ならせることができるようになっていることを特徴とする圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
【請求項２】
前記第一相対移動機構は、一自由度を有するリンク機構であり、前記第二相対移動機構は、二自由度を有するリンク機構であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
【請求項３】
前記第一相対移動距離及び前記第二相対移動距離が変更された時には、一方の気筒群を代表する燃焼圧と他方の気筒群を代表する燃焼圧との差が許容範囲内となるように、前記第一相対移動機構により前記第一相対移動距離がフィードバック制御されるか又は前記第二相対移動機構により前記第二相対移動距離がフィードバック制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮比可変Ｖ型内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、機関負荷が低いほど熱効率が悪化するために、機関低負荷時の機械圧縮比（（上死点シリンダ容積＋行程容積）／上死点シリンダ容積）を高くして膨張比を高くすることにより熱効率を改善することが望ましい。そのために、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させてシリンダブロックとクランク軸との間の距離を変化させることにより機械圧縮比を可変とすることが公知である。
Ｖ型内燃機関においては、二つの気筒群のそれぞれのシリンダブロック部分を別々に、各気筒群の気筒中心線に沿ってクランクケースに対して相対移動させることが提案されているが、各シリンダブロック部分を一つのリンク機構（又はカム機構）により相対移動させることは困難であり、シリンダブロック部分毎に一対のリンク機構（又はカム機構）が必要となるために全体として二対のリンク機構が必要となってしまう。
リンク機構の数を低減するために、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化し、こうして一体化させたシリンダブロックを一対のリンク機構によりクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１３７４３
【特許文献２】特開２００５−２５６６４６
【特許文献３】特開２００５−１１３７３８
【特許文献４】特開２００９−０９７４４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる際に、正面視において二つの気筒群の間のシリンダブロック中心線がクランク軸の中心を通る機関中心線に正確に一致するならば、シリンダブロックの各移動位置において、一方の気筒群における上死点のコンロッドの中心線と気筒中心線との間の角度は、他方の気筒群における上死点のコンロッドの中心線と気筒中心線との間の角度と等しくなり、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とを等しくすることができる。
しかしながら、前述の圧縮比可変Ｖ型内燃機関では、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる際に、正面視においてシリンダブロック中心線は、機関中心線から離間している。
また、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる際に、正面視においてシリンダブロック中心線を機関中心線と一致させようとしても、カム機構又はリンク機構を可動にするための隙間によって、シリンダブロック中心線が機関中心線と正確に一致しないことがある。
このように、シリンダブロックをクランクケースに対して相対移動させる際に、正面視においてシリンダブロック中心線が機関中心線と正確に一致しない場合には、各相対移動位置において一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比とが等しくならないことがある。
従って、本発明の目的は、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させてクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、各相対移動位置での二つの気筒群の機械圧縮比が等しくなるように調整可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させてクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、前記シリンダブロックの一方の気筒群側を相対移動させる第一相対移動機構と、前記シリンダブロックの他方の気筒群側を相対移動させる第二相対移動機構とを具備し、前記第一相対移動機構と前記第二相対移動機構とは独立して制御可能とされ、前記第一相対移動機構により前記シリンダブロックの一方の気筒群側にもたらされるクランク軸中心を通る正面視の機関中心線方向における第一相対移動距離と、前記第二相対移動機構により前記シリンダブロックの他方の気筒群側にもたらされる前記機関中心線方向における第二相対移動距離とを異ならせることができるようになっていることを特徴とする。
本発明による請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記第一相対移動機構は、一自由度を有するリンク機構であり、前記第二相対移動機構は、二自由度を有するリンク機構であることを特徴とする。
本発明による請求項３に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関は、請求項１又は２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、前記第一相対移動距離及び前記第二相対移動距離が変更された時には、一方の気筒群を代表する燃焼圧と他方の気筒群を代表する燃焼圧との差が許容範囲内となるように、前記第一相対移動機構により前記第一相対移動距離がフィードバック制御されるか又は前記第二相対移動機構により前記第二相対移動距離がフィードバック制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、二つの気筒群のシリンダブロックを一体化させてクランクケースに対して相対移動させる圧縮比可変Ｖ型内燃機関であって、シリンダブロックの一方の気筒群側を相対移動させる第一相対移動機構と、シリンダブロックの他方の気筒群側を相対移動させる第二相対移動機構とは独立して制御可能とされ、第一相対移動機構によりシリンダブロックの一方の気筒群側にもたらされるクランク軸中心を通る正面視の機関中心線方向における第一相対移動距離と、第二相対移動機構によりシリンダブロックの他方の気筒群側にもたらされる機関中心線方向における第二相対移動距離とを異ならせることができるようになっている。こうして、第一相対移動距離と第二相対移動距離とを異ならせて正面視においてシリンダブロック中心線を機関中心線に対して傾けることにより、第一相対移動距離と第二相対移動距離とが等しくされると一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比が異なる場合において、一方の気筒群の機械圧縮比と他方の気筒群の機械圧縮比をほぼ等しくすることができる。
本発明による請求項２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、第一相対移動機構は、一自由度を有するリンク機構であり、第二相対移動機構は、二自由度を有するリンク機構であり、それにより、第一相対移動機構によるシリンダブロックの一方の気筒群側の第一相対移動距離と、第二相対移動機構によるシリンダブロックの他方の気筒群側の第二相対移動距離とを容易に異ならせることができる。
本発明による請求項３に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関によれば、請求項１又は２に記載の圧縮比可変Ｖ型内燃機関において、第一相対移動距離及び第二相対移動距離が変更された時には、一方の気筒群を代表する燃焼圧と他方の気筒群を代表する燃焼圧との差が許容範囲内となるように、第一相対移動機構により第一相対移動距離がフィードバック制御されるか又は第二相対移動機構により第二相対移動距離がフィードバック制御され、それにより、一方の気筒群の機械圧縮比及び他方の気筒群の機械圧縮比のいずれかが主に調整され、一方の気筒群の燃焼圧と他方の気筒群の燃焼圧とをほぼ等しくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の一部を示す斜視図である。
【図２】図１の圧縮比可変Ｖ型内燃機関に設けられた第一相対移動機構の分解斜視図である。
【図３】図１の圧縮比可変Ｖ型内燃機関に設けられた第二相対移動機構の分解斜視図である。
【図４】本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の一部を示す正面図である。
【図５】第一相対移動機構及び第二相対移動機構の動作を説明する図である。
【図６】第一相対移動機構及び第二相対移動機構の動作を説明するもう一つの図である。
【図７】機械圧縮比の変更を説明する図である。
【図８】機関圧縮比を変更するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は本発明による圧縮比可変Ｖ型内燃機関の一部を示す斜視図であり、同図において、１０はシリンダブロック、２０はクランクケース、３０は第一気筒群側の第一相対移動機構、４０は第二気筒群側の第二相対移動機構である。シリンダブロック１０は、第一気筒群側部分１０ａと第二気筒群側部分１０ｂとが一体的に形成されており、第一気筒群側のシリンダボア１１内及び第二気筒群側のシリンダボア１２内にはそれぞれピストン１３が配置されている。各ピストン１３はコンロッド１４によりクランクシャフト１５に連結されている。
本Ｖ型内燃機関は、火花点火式であり、シリンダブロック１０の第一気筒群側部分１０ａ及び第二気筒群側部分１０ｂにはそれぞれシリンダヘッド（図示せず）が取り付けられ、各シリンダヘッドには、シリンダボア毎に点火プラグが取り付けられる。各シリンダヘッドには、吸気ポート及び排気ポートが形成され、各吸気ポートは吸気弁を介して各シリンダボアに連通し、各排気ポートは排気弁を介して各シリンダボア１１に連通している。シリンダヘッド毎に、吸気マニホルド及び排気マニホルドが接続され、各吸気マニホルドは互いに独立して又は合流してエアクリーナを介して大気へ開放し、各排気マニホルドも互いに独立して又は合流して触媒装置を介して大気へ開放している。また、本Ｖ型内燃機関はディーゼルエンジンでも良い。
一般的に、機関負荷が低いほど熱効率が悪化するために、機関低負荷時の機械圧縮比を高くして膨張比を高くすれば、膨張行程においてピストンの仕事期間が長くなるために熱効率を改善することができる。機械圧縮比は、上死点クランク角度におけるシリンダ容積Ｖ１に対する上死点クランク角度におけるシリンダ容積Ｖ１と行程容積Ｖ２との和（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖ１であり、膨張行程の膨張比と等しい。それにより、本Ｖ型内燃機関は、第一相対移動機構３０と第二相対移動機構４０とによって、シリンダブロック１０をクランクケース２０に対して相対移動させ、シリンダブロック１０とクランク軸１５との間の距離を変化させることにより、第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比を可変とし、例えば、機関負荷が低いほど機械圧縮比を高めるように機械圧縮比が制御される。
第一相対移動機構３０は、図２に示すように、シリンダブロック１０の第一気筒群側部分１０ａの側面下部に設けられた複数のシリンダブロック側第一軸受部（四つとして例示されている）３１と、クランクケース２０の第一気筒群側の側面上部に設けられた複数のクランクケース側第一軸受部（三つとして例示されている）３２とを有し、シリンダブロック側第一軸受部３１及びクランクケース側第一軸受部３２は交互に位置して一つの第一軸３３を支持する。こうして、第一軸３３を介してシリンダブロック１０の第一気筒群側部分１０ａとクランクケース２０の第一気筒群側とが連結される。
シリンダブロック側第一軸受部３１及びクランクケース側第一軸受部３２は、第一軸３３の支持を可能とするために、それぞれ、３１ａ及び３１ｂと、３２ａ及び３２ｂとに二分割されている。第一軸３３は、シリンダブロック側第一軸受部３１に支持される複数のシリンダブロック側支持部分３３ａと、クランクケース側第一軸受部３２に支持される複数のクランクケース側支持部分３３ｂとを有し、各シリンダブロック側支持部分３３ａは互いに同心であり、各クランクケース側支持部分３３ｂは互いに同心である。しかしながら、シリンダブロック側支持部分３３ａとクランクケース側支持部分３３ｂとは偏心している。３４は各シリンダブロック側支持部分３３ａに嵌装されるベアリングであり、３５は各クランクケース側支持部分３３ｂに嵌装されるベアリングである。それぞれ、各シリンダブロック側支持部分３３ａ及び各クランクケース側支持部分３３ｂへの嵌装が可能なように二分割されている。３３ｃは第一軸３３のクランクケース側支持部分３３ｂと同心の扇形状ギヤである。
図４に示すように、扇形状ギヤ３３ｃは小径ギヤ３６と噛合し、小径ギヤ３６と同心の大径ギヤ３７は、第一モータ３９のウォームギヤ３８と噛合している。こうして、第一モータ３９を作動させてウォームギヤ３８を回転させることにより、大径ギヤ３７、小径ギヤ３６及び扇形状ギヤ３３ｃを介して、第一軸３３をクランクケース側支持部分３３ｂ回りに回動させることができる。
一方、第二相対移動機構４０は、図３に示すように、シリンダブロック１０の第二気筒群側部分１０ｂの側面下部に設けられた複数のシリンダブロック側第二軸受部（四つとして例示されている）４１と、クランクケース２０の第二気筒群側の側面上部に取り付けられる複数のクランクケース側第二軸受部（三つとして例示されている）４２とを有している。クランクケース側第二軸受部４２は、それぞれに二つの軸受４２ａを有し、二つの軸受４２ａの間にはアーム４３が挿入される。アーム４３は、端部に第一貫通穴４３ａ及び第二貫通穴４３ｂを有し、第一貫通穴４３ａには偏心ボス４３ｃが挿入される。第二軸４４は、各クランクケース側第二軸受部４２の二つの軸受４２ａを貫通すると共に、各アーム４３の第一貫通穴４３ａ内に挿入された偏心ボス４３ｃの偏心穴を貫通する。また、第三軸４５は、各シリンダブロック側第二軸受部４１と、二つのシリンダブロック側第二軸受部４１の間に位置する各アーム４３の第二貫通穴４３ｂを貫通する。こうして、第二軸４４及び第三軸４５を介してシリンダブロック１０の第二気筒群側部分１０ｂとクランクケース２０の第二気筒群側とが連結される。
シリンダブロック側第二軸受部４１及びクランクケース側第二軸受部４２の軸受４２ａには、ベアリングが配置されている。４４ａは第二軸４４と同心の扇形状ギヤである。図４に示すように、扇形状ギヤ４４ａは小径ギヤ４６と噛合し、小径ギヤ４６と同心の大径ギヤ４７は、第二モータ４９のウォームギヤ４８と噛合している。こうして、第二モータ４９を作動させてウォームギヤ４８を回転させることにより、大径ギヤ４７、小径ギヤ４６及び扇形状ギヤ４４ａを介して、第二軸４４を回動させ、偏心穴への挿入により第二軸４４と一体化された偏心ボス４３ｃをアーム４３の第一貫通穴４３ａにおいて第二軸４４回りに回動させることができる。
図５及び６は第一相対移動機構３０及び第二相対移動機構４０の動作を説明する図である。図５において、Ｌはシリンダブロック１０の底面の低位置を示し、Ｍはシリンダブロック１０の底面の中位置を示し、Ｈはシリンダブロック１０の底面の高位置を示している。図５のＣＬ（Ｌ）、ＣＬ（Ｍ）、及びＣＬ（Ｈ）は、シリンダブロックの各位置における二つの気筒群の間のシリンダブロック中心線ＣＬを示しており、図５は、各シリンダブロック位置において、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線と平行となるようにシリンダブロックを移動させた場合を示している。ここで、シリンダブロック中心線とは、正面視において、第一気筒群の気筒中心線と第二気筒郡の気筒中心線との間の中心線である。また、機関中心線は、図４にＣＥで示されており、正面視においてクランク軸１５の中心を通る中心線であり、一般的にはクランク軸中心を通る垂直線である。
図７は、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥに一致するシリンダブロック１０の低位置（図５の低位置Ｌ）と、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥと平行に離間するシリンダブロック１０の中位置（図５の中位置Ｍ）とのそれぞれおいて、第一気筒群の気筒のピストンピン中心の上死点位置ＴＤＣＬ１及びＴＤＣＭ１と、下死点位置ＢＤＣＬ１及びＢＤＣＭ１と、第二気筒群の気筒のピストンピン中心の上死点位置ＴＤＣＬ２及びＴＤＣＭ２と、下死点位置ＢＤＣＬ２及びＢＤＣＭ２とを示している。本実施形態では、シリンダブロック１０の低位置（図５の低位置Ｌ）において、第一気筒群の気筒中心線と第二気筒群の気筒中心線との正面視交点ＢＣは、クランク軸１５の中心ＣＣに一致している。
シリンダブロック１０をクランクケース２０に対して機関中心線ＣＥ方向にＤｖだけ相対移動させた時に、図７に示す中位置のように、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥと平行に第二気筒群側へ離間すると、ＥＴ１及びＥＴ２は、クランク軸もシリンダブロックと共に移動するとした場合の第一気筒群の気筒のピストンピン中心及び第二気筒群の気筒のピストンピン中心のそれぞれの仮想上死点位置であり、第一気筒群及び第二気筒群において、ピストンピン中心の上死点位置は、ＥＴ１及びＥＴ２からそれぞれ実際位置ＴＤＣＭ１及びＴＤＣＭ２へ下がる（クランク軸１５へ近づく）ために、上死点クランク角度のシリンダ容積が大きくなり、一方、行程容積（ＴＤＣＬ１とＢＤＣＬ１との間、ＴＤＣＬ２とＢＤＣＬ２との間、ＴＤＣＭ１とＢＤＣＭ１との間、ＴＤＣＭ２とＢＤＣＭ２との間）はそれほど変化しない（厳密には僅かに変化する）。それにより、第一気筒群及び第二気筒群において機械圧縮比はいずれも小さくなるが、シリンダブロック１０の第二気筒群方向への移動によって、図７に示すように、第二気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ２から実際の上死点位置ＴＤＣＭ２までの距離ａ２は、第一気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ１から実際の上死点位置ＴＤＣＭ１までの距離ａ１より大きくなり、結果的に上死点クランク角度のシリンダ容積は、第二気筒群の方が第一気筒群より大きくなるために、第二気筒群の機械圧縮比は、第一気筒群の機械圧縮比より小さくなる。それにより、このままでは第一気筒群の機関発生出力と第二気筒群の機関発生出力とが異なり、機関振動が発生してしまう。
また、図７において、ＴＤＣＭ１”及びＢＤＣＭ１”は、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥと一致している場合のシリンダブロック１０の中位置（機関中心線ＣＥ方向の移動量Ｄｖは図５の中位置Ｍと同じである）における第一気筒群の気筒のピストンピン中心の上死点位置及び下死点位置であり、ＴＤＣＭ２”及びＢＤＣＭ２”は、シリンダブロック１０の同じ中位置における第二気筒群の気筒のピストンピン中心の上死点位置及び下死点位置である。ＥＴ１”及びＥＴ２”は、この場合における第一気筒群の気筒及び第二気筒群の気筒のピストンピン中心のそれぞれの仮想上死点位置である。この場合において、第二気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ２”から上死点位置ＴＤＣＭ２”までの距離ａ”は、第一気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ１”から上死点位置ＴＤＣＭ１”までの距離ａ”と同じとなり、第二気筒群の機械圧縮比と第一気筒群の機械圧縮比とは等しくなる。
ここで、機関中心線ＣＥ方向への移動量が同じ時には、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥから第二気筒群側へ離間している場合の第一気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ１は、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥと一致している場合の第一気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ１”に比較して実際のクランク軸中心ＣＣから近くに位置することとなるために、図７に示すように、機関中心線ＣＥ方向への移動量が同じ時には、上死点クランク角度のシリンダ容積の違いによって（ａ１＜ａ”）、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥから第二気筒群側へ離間している場合の第一気筒群の機械圧縮比は、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥと一致している場合の第一気筒群の機械圧縮比より大きくなる。
また、機関中心線ＣＥ方向への移動量が同じ時には、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥから第二気筒群側へ離間している場合の第二気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ２は、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥと一致している場合の第二気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ２”に比較して実際のクランク軸中心ＣＣから遠くに位置することとなるために、図７に示すように、機関中心線ＣＥ方向への移動量が同じ時には、上死点クランク角度のシリンダ容積の違いによって（ａ２＞ａ”）、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥから第二気筒群側へ離間している場合の第二気筒群の機械圧縮比は、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥと一致している場合の第二気筒群の機械圧縮比より小さくなる。
本実施形態の圧縮比可変Ｖ型内燃機関では、機械圧縮比を変更するために、図６に示すように、シリンダブロック１０を低位置から中位置Ｍ’とする場合には、第一相対移動機構３０の第一モータ３９を作動させて、第一軸３３をクランクケース側支持部分３３ｂ回りに回動させ、それにより、第一相対移動機構３０は、一自由度のリンク機構として、クランクケース側支持部分３３ｂに対して偏心するシリンダブロック側支持部分３３ａを介してシリンダブロック１０の第一気筒群側をクランクケース２０に対して機関中心線ＣＥ方向に第一設定距離Ｄｖ１だけ移動させる。それと同時に、第二相対移動機構４０の第二モータ４９を作動させて、第二軸４４を回動させ、それにより、第二相対移動機構４０は、二自由度のリンク機構として、第二軸４４に対して偏心する偏心ボス４３ｃを介してアーム４３によりシリンダブロック１０の第二気筒群側をクランクケース２０に対して機関中心線ＣＥ方向に第一設定距離Ｄｖ１より小さな第二設定距離Ｄｖ２だけ移動させる。
第一相対移動機構３０が簡単な一自由度のリンク機構とされているために、シリンダブロック１０はクランクケース２０に対して上方（機関中心線ＣＥ方向）へ移動させられると同時に第二気筒群側へ距離Ｄｈだけ移動して、そのままでは、シリンダブロック中心線ＣＬは機関中心線ＣＥと平行に離間することとなるが、第二相対移動機構４０によって、シリンダブロックは第一気筒群側に比較して第二気筒群側が上方へ小さく移動させられ、シリンダブロック中心線ＣＬ（Ｍ’）は機関中心線ＣＥに対して傾けられる。
第一設定距離Ｄｖ１は、第一気筒群の機械圧縮比を、低位置Ｌのシリンダブロックにおける現在の機械圧縮比から目標機械圧縮比へ変化させるためのシリンダブロックの第一気筒群側の機関中心線方向の変位量であり、この変位量は、一自由度のクランク機構である第一相対移動機構３０により実現されるために、同時にシリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線方向の変位量により定まる移動量だけ機関中心線ＣＥより第二気筒群側へ移動することが考慮されて設定される。
また、第二設定距離Ｄｖ２は、第二気筒群の機械圧縮比を、低位置Ｌのシリンダブロックにおける現在の機械圧縮比から目標機械圧縮比へ変化させるためのシリンダブロックの第二気筒群側の機関中心線方向の変位量であり、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥより第二気筒群側へ移動するために、図７において説明したように、この変位量を、第一気筒群側と同じ第一設定距離Ｄｖ１とすると、第二気筒群の機械圧縮比は第一気筒群の機械圧縮比より小さくなってしまうために、第一設定距離Ｄｖ１より小さくされ、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥに対して傾けられる。
例えば、図７のシリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥから第二気筒群側へ離間する中位置において、第一気筒群側の機関中心線方向の変位量が第二気筒群側の機関中心線方向の変位量より大きくなるように、第一気筒群の気筒中心線と第二気筒群の気筒中心線との正面視交点ＢＣ（Ｍ）を中心にシリンダブロックを時計方向に回動させた（傾けた）場合を考えると（第一気筒群側の機関中心線方向の変位量＞Ｄｖとなり、第二気筒群側の機関中心線方向の変位量＜Ｄｖとなる）、この回動前に比較して、第一気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ１は、実際のクランク軸中心ＣＣから遠くなるために、第一気筒群の上死点クランク角度のシリンダ容積は大きくなって第一気筒群の機械圧縮比は小さくなる。一方、この回動前に比較して、第二気筒群の気筒のピストンピン中心の仮想上死点位置ＥＴ２は、実際のクランク軸中心ＣＣへ近くなるために、第二気筒群の上死点クランク角度のシリンダ容積は小さくなって第二気筒群の機械圧縮比は大きくなる。このように、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥから第二気筒群側へ離間する中位置において、第一気筒群側の機関中心線方向の変位量が第二気筒群側の機関中心線方向の変位量より大きくなるように、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥに対して傾けられることにより、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比を等しくすることができる。
図８は、第一相対移動機構３０及び第二相対移動機構４０により本圧縮比可変Ｖ型内燃機関において圧縮比を変更するためのフローチャートである。第一相対移動機構３０及び第二相対移動機構４０は、デジタルコンピュータからなる電子制御ユニットにより制御される。電子制御ユニットには、例えば、アクセルペダルの踏み込み量を機関負荷として検出する負荷センサ、機関回転数を検出する回転センサ、冷却水温度を検出する水温センサ、及び、吸気温度を検出する吸気温センサ等の各種センサが接続される。
先ず、ステップ１０１において、機械圧縮比変更が要求されているか否かが判断される。目標機械圧縮比は、機関負荷、機関回転数、吸入空気量、及び、吸気弁の閉弁時期等に基づき設定され、例えば、目標機械圧縮比は機関負荷が低いほど高くなるように設定される。
ステップ１０１の判断が否定される時にはそのまま終了するが、例えば機関負荷が変化して機械圧縮比変更が要求されれば、ステップ１０１の判断が肯定され、ステップ１０２において、新たな目標機械圧縮比Ｅｔが決定される。次いで、ステップ１０３において、第一気筒群において目標機械圧縮比Ｅｔを実現するために予め設定されているシリンダブロックの第一気筒群側の変位量Ａ１ｔ（例えばシリンダブロックの最下位置からの機関中心線方向の変位量）と現在の変位量Ａ１（例えばシリンダブロックの最下位置からの機関中心線方向の変位量）との偏差ΔＡ１（Ａ１ｔ−Ａ１）と、第二気筒群において目標機械圧縮比Ｅｔを実現するために予め設定されているシリンダブロックの第二気筒群側の変位量Ａ２ｔ（例えばシリンダブロックの最下位置からの機関中心線方向の変位量）と現在の変位量Ａ２（例えばシリンダブロックの最下位置からの機関中心線方向の変位は）との偏差ΔＡ２（Ａ２ｔ−Ａ２）とを算出する。
次いで、ステップ１０４において、偏差ΔＡ１だけシリンダブロックの第一気筒群側を相対移動させるように第一相対移動機構３０の第一モータ３９を作動し、偏差ΔＡ２だけシリンダブロックの第二気筒群側を相対移動させるように第二相対移動機構４０の第二モータ４９を作動する。ここで、目標機械圧縮比Ｅｔが現在の機械圧縮比Ｅより小さい時には、偏差ΔＡ１及びΔＡ２はプラス値となってシリンダブロックの第一気筒群側及び第二気筒群側を上昇させ、すなわち、クランク軸から遠ざける。また、目標機械圧縮比Ｅｔが現在の機械圧縮比Ｅより大きい時には、偏差ΔＡ１及びΔＡ２はマイナス値となってシリンダブロックを下降させ、すなわち、クランク軸へ近づける。
こうして、第一気筒群及び第二気筒群の機械圧縮比が変更された時には、ステップ１０５において、第一気筒群を代表する第一燃焼圧Ｐ１及び第二気筒群を代表する第二燃焼圧Ｐ２が検出される。第一燃焼圧Ｐ１は、例えば、第一気筒群のうちの一つの気筒の燃焼圧が燃焼圧センサにより測定されれば良く、又は、第一気筒群の全ての気筒の燃焼圧が測定されて平均化されても良い。第二燃焼圧Ｐ２も、例えば、第二気筒群のうちの一つの気筒の燃焼圧が燃焼圧センサにより測定されれば良く、又は、第二気筒群の全ての気筒の燃焼圧が測定されて平均化されても良い。
次いで、ステップ１０６において、第一燃焼圧Ｐ１と第二燃焼圧Ｐ２との差の絶対値が設定値ＰＡより小さいか否かが判断され、この判断が肯定される時、すなわち、第一燃焼圧Ｐ１と第二燃焼圧Ｐ２との差が許容範囲内である時にはそのまま終了する。しかしながら、ステップ１０６の判断が否定される時、すなわち、第一燃焼圧Ｐ１と第二燃焼圧Ｐ２との差が許容範囲外である時には、第一燃焼圧Ｐ１と第二燃焼圧Ｐ２との差が許容範囲内となるまで、第二相対移動機構４０の第二モータ４９だけを僅かに作動させ、第二気筒群の機械圧縮比だけを僅かに変化させて第二燃焼圧Ｐ２を第一燃焼圧Ｐ１へ近づけるようにする（厳密には第一気筒群の機械圧縮比も同一方向に第二気筒群の機械圧縮比の変化量より非常に小さく変化するが、その変化量は殆ど無視できる程度である）。例えば、第二燃焼圧Ｐ２が第一燃焼圧Ｐ１より高くて第一燃焼圧Ｐ１と第二燃焼圧Ｐ２との差が許容範囲外となっている時には、第二気筒群の機械圧縮比だけを低くするように、シリンダブロックの第二気筒群側の変位量だけを大きくする。また、第二燃焼圧Ｐ２が第一燃焼圧Ｐ１より低くて第一燃焼圧Ｐ１と第二燃焼圧Ｐ２との差が許容範囲外となっている時には、第二気筒群の機械圧縮比だけを高くするように、シリンダブロックの第二気筒群側の変位量だけを小さくする。
こうして、機械圧縮比が変更された時には、第一燃焼圧Ｐ１と第二燃焼圧Ｐ２との差が許容範囲内となるように、シリンダブロックの第二気筒群側の変位量だけがフィードバック制御される。もちろん、機械圧縮比が変更された時に、第一燃焼圧Ｐ１と第二燃焼圧Ｐ２との差が許容範囲内となるように、第一相対移動機構３０の第一モータ３９を僅かに作動させてシリンダブロックの第一気筒群側の変位量だけをフィードバック制御するようにしても良い。
本実施形態は、シリンダブロック１０をクランクケース２０に対して機関中心線方向に相対移動させる際に、そのままではシリンダブロック中心線ＣＬが第二気筒群側へ機関中心線ＣＥから離間する場合を説明したが、もちろん、シリンダブロック１０をクランクケース２０に対して機関中心線方向ＣＥに相対移動させる際に、そのままではシリンダブロック中心線ＣＬが第一気筒群側へ機関中心線ＣＥから離間する場合には、第一気筒群側の機関中心線方向の変位量Ｄｖ１が第二気筒群側の機関中心線方向の変位量Ｄｖ２より小さくなるように、シリンダブロック中心線ＣＬが機関中心線ＣＥに対して傾けられるようにすれば、第一気筒群の機械圧縮比と第二気筒群の機械圧縮比を等しくすることができる。
【符号の説明】
【０００９】
１０    シリンダブロック
２０    クランクケース
３０    第一相対移動機構
４０    第二相対移動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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